Wie funktioniert ein DMS-Kraftaufnehmer?
So funktioniert ein Kraftaufnehmer auf Basis der DMS-Technologie:
DMS-Kraftaufnehmer
DMS-Kraftaufnehmer messen einwirkende statische und quasistatische Zug- und Druckkräfte äusserst präzise und praktisch driftfrei.
Der Kraftaufnehmer auf Basis der DMS-Technologie benutzt sogenannte Dehnungsmessstreifen (DMS) oder Dehnmessstreifen zum Messen der einwirkenden statischen und quasistatischen Zug- und Druckkräfte. Für das Messen von dynamischen Kräften eignet sich hingegen die piezoelektrische Technologie.
DMS verändern ihren elektrischen Widerstand schon bei geringster elastischer Verformung in Längsrichtung, was mit einer Wheatstone‘schen Brückenschaltung extrem genau und langzeitstabil bestimmt werden kann. Der DMS-Kraftaufnehmer besteht aus einem Mess- oder Federkörper aus Metall, der in der Regel mit vier aufgeklebten Dehnmessstreifen bestückt ist: mit zwei Streifen parallel zum Kraftvektor, um die Längenänderung zu messen, und mit zweien quer zur wirkenden Kraft zur Erfassung der gleichzeitigen Einschnürung respektive Verdickung des Messkörpers. Bei einer Krafteinwirkung dehnen sich somit zwei Messstreifen, während die beiden anderen – welche 90° versetzt angebracht sind – gestaucht werden.
Das über einen Messverstärker abgegriffene elektrische Ausgangssignal ändert sich proportional zur wirkenden Kraft und kann dann in einen präzisen Kraftmesswert umgerechnet werden.
Kraftaufnehmer auf DMS-Basis liefern äußerst präzise Messdaten und erfassen auch kleinste Kräfte praktisch driftfrei. Sie eignen sich daher speziell zur Messung statischer und quasistatischer Kräfte, wobei unerwünschte Umgebungsbedingungen wie beispielsweise Temperaturschwankungen kompensiert werden. Die DMS-Struktur kann in eine Vielzahl von Formen verbaut werden – je nach Anforderung der Anwendung und Kraftbereich.
Je größer die Nennkraft ist, umso größer muss der Kraftaufnehmer sein, dies ergibt sich aus dem mechanischen Aufbau: Zur Messung kleiner Kräfte werden weichere und kleinere Federkörper eingesetzt als zur Messung größerer.
Typische Einsatzgebiete für diesen Sensortyp sind unter anderem:
- Prüfstandstechnik
- Materialprüfmaschinen
- Industrielle Prozessüberwachung beim Einpressen, Fügen, Nieten, Stanzen, Ziehen
- Industrielle Prozessüberwachung in der Schraubtechnik (Drehmomentmessung)
- Qualitätssicherung
